УДК 621.446

ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И ПОСТАНОВКА ТРЕБОВАНИЙ К ПРИБОРУ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Баев Р.Н., Зори А.А.

(Донецкий национальный технический университет)

Источник: Автоматизація технологічних об'єктів та процесів.Пошук молодих — 2007 / Матеріали ХI міжнародної науково-технічної конференції аспірантів та студентів. — Донецьк, ДонНТУ — 2011, с. 245-247.

Введение. Одним из основных достижений микроэлектроники является создание интегральных микросхем. Но, современные технологии в такой отрасли, как производство интегральных микросхем, не эффективны без поддержания круглый год определенных сочетаний таких параметров микроклимата как температура и влажность воздуха, его подвижности, а также чистоты. К каждому из этих параметров предъявляются свои требования [1].

Основная часть. В производстве интегральных схем методом фотопечати в чистых помещениях, колебания температуры и влажности вызывают изменения размеров сверхтонких пленок, на которые наносится интегральная схема, что недопустимо, поэтому согласно номам, прибор должен удовлетворять следующим требованиям: диапазон измеряемых и контролируемых температур от 0ºС до 45 ºС; погрешность измерительного канала температуры в интервале от 20ºС до 24ºС должна составлять не более 0,1ºС; диапазон измеряемой и контролируемой влажности от 0% до 100%; погрешность измерительного канала влажности должна составлять не более 2% в диапазоне 20 - 60 %.[2]

Из анализа методов измерения температуры и влажности, установлено, что для данного объекта целесообразно использовать следующие типы датчиков: термометры сопротивления платиновые (ТСП 1000П); емкостные датчики влажности, на основе полимерного диэлектрика (Honeywell – HIH-3602-С).[3,4,5]

Для создания нужного микроклимата в чистых помещениях при производстве интегральных микросхем необходимо автоматическое поддержание температуры и относительной влажности. Поэтому для достижения этой цели необходимо поставить дополнительные конкретные требования к прибору:

– наличие клавиатуры, устройства отображения, питание прибора от сети;

– включение/выключение приточного вентилятора из меню прибора и внешними кнопками, а циркуляционного насоса из меню прибора;

– технологическая и аварийная сигнализация.

– управление исполнительными механизмами: клапаном на теплоносителе, на холодоносителе, на пароувлажнителе, заслонкой наружного воздуха.

На основании данных требований предложена структурная схема прибора, представленная на рис. 1.

Рисунок 1 – Структурная схема прибора измерения и контроля параметров микроклимата

Микроконтроллер является «ядром» данного прибора, предназначенный для преобразования, хранение, обработки сигналов. Ввод данных осуществляется оператором посредством кнопочной клавиатуры. Отображение всех измеряемых величин и состояние системы осуществляется посредством устройства отображения. Для защиты оборудования приточно-вытяжной системы и оповещения оператора, в случае какой-либо аварии применяется блок предпусковой и аварийной сигнализации.

Датчик температуры приточного воздуха, подключенный к клемам 9,10, преобразует температуру в электрическое сопротивление. Этот сигнал поступает на измерительный мост (ИМ3). Для усиления дифференциального сигнала поступающего с ИМ3, используют измерительный усилитель (ИУ3). После усиления дифференциального сигнала, он поступает на нормирующий преобразователь (НП3), предназначенный для преобразования сигнала в унифицированный сигнал (0…5)В.. Нормируемый сигнал поступает на микроконтроллер. Далее сигнал поступает на цифровой демультиплексор (ЦДМ), предназначенный для переключения каналов в зависимости от сигнала управления (СУ2), а затем на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП2). Для преобразования сигнала в унифицированный сигнал (0…10)В используют нормирующий преобразователь (НП8). После чего сигнал поступает на блок формирования законов регулирования (БФЗР2), а затем на исполнительный механизм. Принцип работы других измерительных каналов аналогичен принципу работы каналу измерения температуры приточного воздуха. Для разрабатываемого прибора поставлены требования к структурным блокам:

Таблица 1 – Требование к структурным блокам

Расчет погрешности канала температуры:

Расчет погрешности канала влажности:

Полученные суммарные погрешности полностью удовлетворяют техническим требованиям.

Выводы. Предложенный в данной статье прибор может быть использован для контроля температуры и влажности в помещениях при производстве интегральных микросхем, с заданной точностью. В качестве первичных измерительных преобразователей целесообразно используется: термометры сопротивления платиновые, емкостные датчики влажности, на основе полимерного диэлектрика, которые имеют требуемые показатели точности. На основании поставленных конкретных требований к прибору была разработана и обоснована структурная схема прибора. Ядром прибора является микроконтроллер, на который возложено большинство функций управления.

Перечень ссылок

1. Технологические требования к параметрам микроклимата. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.holodilshchik.ru/index_holodilshchik_best_article_issue_2_2008.htm Дата обращения: 25.04.2011.

4. Гибридно-пленочные интегральные микросхемы. Чистые помещения. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.tech-e.ru/2007_1_72.php Дата обращения: 26.04.2011.

3. Геращенко О.А. Тепловые и температурные измерения. Справочное руководство./О.А. Геращенко – Киев: Наукова думка, 1965.- 304 с.

4. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. Учебное пособие./В.П. Преображенский – М.: Энергия, 1978. – 704 с.

5. Берлинер М.А.Измерение влажности. Изд. 2-е./М.А. Берлинер – М.:Энергия, 1973.- 400 с.